Liệu miếng tản nhiệt (heatsink) trên ổ M.2 SSD có thật sự khiến nó mát hơn và duy trì hiệu năng?

heatsink - miếng tản nhiệt gắn sẵn và loại thường không heatsink thì nên chọn cái nào. Mình cũng thấy tò mò về điều này và thử tìm hiểu sự khác biệt giữa một chiếc SSD để trần vs cũng chiếc SSD đó nhưng gắn heatsink đi kèm theo bo mạch chủ vs một chiếc SSD cùng dòng gắn sẵn heatsink xịn. Những gì mình phát hiện ra rất thú vị:

SSD M.2 là gì?

Là SSD mỏng te như cái que, nó dùng khe cắm M.2 có trên bo mạch chủ của desktop hay laptop. M.2 2280 là form ổ thường thấy trong đó 2280 là kích thước của ổ (22 x 80 mm). Tuy nhiên M.2 SSD cũng có 2 loại dùng 2 giao tiếp và giao thức khác nhau: PCIe NVMe và SATA AHCI. Những ổ M.2 SATA cơ bản như ổ SSD 2,5" SATA truyền thống, chỉ là nó nhỏ hơn nhiều mà thôi và tốc độ cũng không quá 600 MB/s (SATA III). Riêng ổ M.2 PCIe thì nó dùng giao tiếp PCIe và lấy lane từ CPU hoặc chipset, thường là PCIe 3.0 x4 lane từ đó băng thông lên đến gần 4 GB/s. NVMe là giao thức mới được thiết kế tối ưu cho những ổ SSD PCIe và nó hỗ trợ xử lý song song, cải tiến đáng kể so với giao thức AHCI cũ. Ngoài PCIe 3.0 x4 thì trên thị trường còn có dòng ổ khai thác chỉ 2 lane PCIe 3.0 (PCIe 3.0 x2).


Những ổ M.2 PCIe cho tốc độ nhanh hơn và nó cũng nóng hơn so với ổ SSD SATA thông thường. Vì vậy các hãng làm ổ đã trang bị heatsink với mục tiêu là tản nhiệt cho các linh kiện trên ổ, quan trọng nhất là vi điều khiển (controller) và chip NAND nhằm đảm bảo hiệu năng khi hoạt động liên tục với các tác vụ đọc ghi dữ liệu trong thời gian dài. Vi điều khiển trên SSD cũng giống như CPU máy tính, nó chịu trách nhiệm giao tiếp với CPU và xử lý dữ liệu vào ra SSD và khi nóng lên, nó cũng throttle.

Nhiều bo mạch chủ tặng kèm miếng tản nhiệt cho SSD M.2!

Heatsink như lớp áo giáp cho ổ M.2, nó khiến chiếc ổ đẹp mắt hơn và đây cũng là một yếu tố kích thích mua hàng. Các hãng làm SSD cứ đua nhau thay đổi kiểu dáng của heatsink và thậm chí còn tích hợp cả đèn RGB, tích hợp quạt nhỏ hay tản nhiệt chất lỏng vào heatsink. Chưa rõ hiệu quả tản nhiệt tới đâu nhưng anh em thích chơi PC hay game thủ sẽ khoái mấy cái thiết kế hầm hố này.


Tuy nhiên, khi anh em mua một chiếc bo mạch chủ ở dòng từ trung cao cấp trở lên thì hầu hết các hãng làm bo đều gắn sẵn heatsink cho ổ SSD và hình thù của chúng cũng đa dạng không kém. Chức năng của heatsink trên bo tương tự như heatsink được gắn sẵn trên SSD khi anh em mua về đó là nhằm giúp những con chip trên SSD như vi điều khiển, chip NAND tản nhiệt tốt hơn từ đó duy trì hiệu năng khi hoạt động với các tác vụ tập trung, kéo dài. Heatsink trên bo cũng bao gồm một miếng kim loại có bề mặt tản nhiệt lớn và một lớp thermal pad để tăng tiếp xúc giữa các chip trên SSD và heatsink cũng như tăng khả năng dẫn truyền nhiệt.


Thế nhưng khi mua SSD M.2 PCIe thì anh em sẽ có lúc đau đầu bởi không biết phải chọn cái có heatsink hay không heatsink. Nếu chọn cái gắn sẵn heatsink thì về lắp vào bo sẽ không lắp được miếng heatsink được tặng kèm nữa. Chuyện sẽ đơn giản với những chiếc heatsink đơn lẻ, mỏng nhưng sẽ là vấn đề với những chiếc heatsink được đúc nguyên một cụm, che nhiều thành phần trên bo như miếng heatsink của chiếc bo ASUS Rampage VI Extreme Omega mình đang xài (hình trên), tháo nó ra là chiếc bo nhìn trơ trọi luôn. Lựa chọn còn lại là mua loại ổ SSD không heatsink để tận dụng heatsink có sẵn trên bo, vậy liệu chăng nó có làm mát được cho chiếc ổ?

Mình dùng 2 chiếc ổ WD Black SN750 đều là dung lượng 1 TB, một chiếc là bản thông thường không có heatsink, chiếc còn lại có gắn sẵn heatsink của EKWB - một hãng chuyên làm giải pháp tản nhiệt rất nổi tiếng trong giới PC. Thử nghiệm của mình là benchmark 2 chiếc ổ này để đo nhiệt và theo dõi hiệu năng của nó.

• WD Black SN750 để trần, không heatsink
• WD Black SN750 gắn heatsink đi kèm bo Omega của ASUS
• WD Black SN750 gắn sẵn heatsink của EKWB.

Nhiệt độ khi idle của ổ WD Black SN750 là 44 độ C trong khi nhiệt độ khi idle của phiên bản có heatsink EKWB là 39 - 40 độ C. Khi mình gắn cho ổ SN750 heatsink của bo mạch Omega thì nhiệt độ khi idle của nó chỉ còn 38 - 39 độ C, chưa gì đã thấy có sự khác biệt rồi.


Đâu tiên mình dùng AIDA64 Disk Benchmark test hiệu năng đọc tuần tự (Linear Read) của 2 chiếc ổ này ở 3 thiết lập như đã nói ở trên (từ trái qua phải là không heatsink, gắn heatsink của bo và heatsink của EKWB) đồng thời kiểm tra nhiệt báo từ sensor của ổ lẫn đo bằng súng bắn nhiệt. Bài test này mô phỏng đọc toàn bộ dữ liệu, dung lượng dữ liệu tương ứng với dung lượng ổ ở đây là 1 TB. Tác vụ này vẫn khá là nhẹ khi nó chưa khiến chiếc ổ này quá nóng. Qua bài test này có thể thấy tốc độ đọc trung bình của chiếc ổ SN750 bản không heatsink ở 2700 MB/s trong khi phiên bản EKWB mình nghĩ có sự tinh chỉnh khi nó có thể đạt tốc độ đọc trung bình ở 2900 MB/s. Mình kiểm tra nhiệt từ cảm biến của ổ và đo nhiệt bằng súng FLIR, kết quả khá tương đương. SN750 không heatsink nóng hơn 1 độ khi chạy bài test này nhưng 2 thiết lập còn lại có nhiệt độ hầu như không đổi, đường biểu đồ vẫn khá là phẳng, không trồi sụt quá nhiều.


Tuy nhiên khi test đọc ngẫu nhiên (Random Read) thì ổ SN750 không heatsink lại cho thấy sự trồi sụt nhiều hơn. Bài test này kiểm tra khả năng đọc ngẫu nhiên các tập tin cỡ nhỏ 64 KB và tốc độ trung bình của SN750 ở 1411 MB/s với bản không heatsink và 1483 MB/s với bản có heatsink EKWB. Nhiệt độ lúc này vẫn tương tự như khi test linear read.


Đến bài test Buffered Read để kiểm tra hiệu năng của giao tiếp PCIe cũng như bộ đệm tích hợp của vi điều khiển. Chiếc ổ SN750 nóng lên rất nhanh, nếu không gắn heatsink thì nhiệt độ báo từ cảm biến tích hợp là 51 độ C, mình đo qua súng FLIR đến 55 độ C trên con vi điều khiển. Cũng ổ này mà gắn heatsink của bo Omega thì nhiệt độ chỉ còn 41 độ C, phiên bản SN750 gắn sẵn heatsink cũng tương tự với mức nhiệt độ ở 42 độ C.


CrystalDisk Mark cho thấy nhiệt độ còn khủng khiếp hơn khi cho các ổ SN750 lần lượt chạy công cụ này. Con SN750 để trần không heatsink nhiệt trên con NAND đến gần 60 độ C, con vi điều khiển cũng tầm 57 - 58 độ C. Gắn cái heatsink của bo vô thì giảm được hơn 10 độ, bề mặt miếng heatsink mình bắn nhiệt đo được ở 41 độ C và ổ SN750 với heatsink của EKWB tương tự có nhiệt độ khi chạy CrystalDisk Mark ở 46 độ C, đo trên bề mặt heatsink ở 42,2 độ C. Tốc độ thì anh em có thể thấy ở trên, đọc tuần tự thì dòng ổ SN750 không heatsink gần 3200 MB/s, ghi tầm 2900 MB/s, phiên bản có heatsink EKWB nhỉnh hơn chút.


Còn đây là khi mình test copy một thư mục film .mp4 10 GB và một thư mục cài đặt game 15 GB với gần 800 file lớn nhỏ từ ổ WD Black 2 TB 7200 rpm HDD sang ổ SN750, nhiệt độ của SN750 khi không có heatsink cao nhất, tiếp đến là phiên bản có gắn sẵn heatsink của EKWB và mát nhất lại là cái heatsink đi kèm theo bo mạch chủ Rampage VI Extreme Omega, nó khiến cái ổ mát hơn rất nhiều nhờ bề mặt tản nhiệt lớn. Tuy nhiên, về tốc độ thì vẫn chưa thấy có sự chênh lệch nào đáng kể, biểu đồ của cả 3 thiết lập test đều như nhau.


Đây là bảng thống kê nhiệt độ sau các bài test, tới đây chắc anh em đã biết nên phải làm gì với chiếc ổ SSD M.2 PCIe tốc độ cao của mình. Mẫu thử nghiệm ở đây chỉ là ổ SN750 và những dòng ổ khác nhau sẽ có vi điều khiển, dùng chip NAND và nhiệt độ khi hoạt động cũng khác nhau. Điều mình thấy là một chiếc ổ có heatsink khiến nó hoạt động mát mẻ hơn rất nhiều nhưng về hiệu năng thì nhiệt độ vẫn chưa ảnh hưởng lớn. Nhiệt độ là kẻ thù của linh kiện và việc giữ cho chiếc SSD mát mẻ cũng là cách để khiến nó bền hơn, xài được lâu hơn.

Heatsink vs non-heatsink:

Ổ SSD có heatsink đẹp và tản nhiệt hiệu quả, chúng ta đã thấy điều đó qua những thử nghiệm trên. Dù vậy giá của chúng thường cao hơn đôi chút so với ổ thường không heatsink và nó cũng đồng nghĩa với việc anh em sẽ không thể tận dụng heatsink tặng kèm bo mạch. Gắn cho laptop lại càng khó vì heatsink dày, không phải máy nào cũng gắn vừa. Heatsink tích hợp thì nó cũng đủ loại, khả năng tản nhiệt của nó cũng thượng vàng hạ cám.

Các miếng heatsink tặng kèm trên bo làm việc khá hiệu quả, mình cho rằng anh em nên tận dụng miếng heatsink này, vừa tiết kiệm vừa tăng khả năng tản nhiệt cho ổ. Tuy nhiên, cũng có một số hạn chế đó là SSD M.2 thường được dán tem nhãn che phủ linh kiện thành ra lớp tem này cũng phần nào ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt nếu anh em dùng ổ với heatsink đi kèm bo mạch. Nếu lột tem ra thì sẽ mất bảo hành thành ra lúc này ổ có gắn sẵn heatsink lại là lựa chọn tối ưu hơn. Và cũng lặp lại câu chuyện trên, không phải miếng heatsink đi kèm bo nào cũng tản nhiệt tốt, miếng heatsink trên bo Omega mình xài quá to, bề mặt tản nhiệt của nó lớn và chất liệu cũng tốt thành ra sự chênh lệch về nhiệt độ rất rõ ràng, nếu dùng heatsink nhỏ hơn thì chưa chắc.

Vì vậy, đứng trước lựa chọn SSD M.2 PCie có hay không có heatsink thì điều này còn tùy thuộc vào nhu cầu của anh em, cả về thẩm mỹ lẫn đòi hỏi về hiệu năng. Cá nhân mình thì vẫn dùng loại không có heatsink, tận dụng heatsink của bo và nếu nó quá nóng thì có thể mua heatsink tốt hơn, nhiều hãng làm linh kiện bán thứ đồ chơi này.